(57)【要約】【課題】電子ビームの広がりを抑制するとともに，画素ごとの電子放出性の均一度を向上して画面品質を高めることができる電子放出素子，および電子放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】所定の間隔を置いて対向配置される第１基板２および第２基板４と；第１基板２上に，第１基板２の一方向に沿って形成される主電極６１，および主電極６１と所定の間隔をおいて配置される複数の隔離電極６２を含むカソード電極６と；隔離電極６２上に形成される電子放出部１２と；主電極６１と隔離電極６２を連結し，電子放出部１２の側面に位置する抵抗層１４と；カソード電極６および抵抗層１４の上部に形成される絶縁層８上に形成されるゲート電極１０と；を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を置いて，対向配置される第１基板および第２基板と；
前記第１基板の前記第２基板に対向する面上に，前記第１基板の一方向に沿って形成される主電極，および前記主電極と所定の間隔を置いて配置される複数の隔離電極を含むカソード電極と；
前記隔離電極上に形成される電子放出部と；
前記主電極と前記隔離電極とを連結し，前記電子放出部の側面に位置する抵抗層と；
前記カソード電極および前記抵抗層の上部に形成される絶縁層上に形成されるゲート電極と；
を含むことを特徴とする，電子放出素子。
【請求項２】
前記主電極は，一対で設けられ，前記隔離電極が一対の前記主電極の間に配置されることを特徴とする，請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記隔離電極は，前記第１基板上において，前記カソード電極と前記ゲート電極の交差領域である画素領域ごとに一つずつ配置され，一つまたはそれ以上の前記電子放出部が，前記隔離電極上に形成されることを特徴とする，請求項１または２に記載の電子放出素子。
【請求項４】
前記隔離電極は，前記第１基板上において，前記カソード電極と前記ゲート電極の交差領域である画素領域ごとに二つ以上設けられ，一つまたはそれ以上の前記電子放出部が，各々の前記隔離電極上に形成されることを特徴とする，請求項１または２に記載の電子放出素子。
【請求項５】
前記隔離電極は，透明な導電酸化膜から形成されることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記主電極は，前記隔離電極より低い比抵抗を有することを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項７】
前記主電極は，アルミニウム，モリブデン，銀，チタン，タングステン，クロム，および白金からなる群より選択されるいずれか一つの物質を含むことを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項８】
前記抵抗層は，前記画素領域ごとに一つずつ形成されることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項９】
前記抵抗層は，前記電子放出部の両側面と密着することを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１０】
前記抵抗層は，１０６〜１０１２Ωｃｍの比抵抗を有することを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１１】
前記電子放出部は，カーボンナノチューブ，黒鉛，黒鉛ナノファイバー，ダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，Ｃ６０およびシリコンナノワイヤからなる群より選択される少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする，請求項１〜１０のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１２】
前記ゲート電極と電気絶縁を維持し，前記ゲート電極の上部に形成される集束電極をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１１のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１３】
前記第２基板において，前記第１基板に対向する面に形成される蛍光層と，前記蛍光層のいずれか一面に形成されるアノード電極とをさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１２のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１４】
前記抵抗層は，前記電子放出部の上面より高い位置に位置するように，前記電子放出部より厚く形成されることを特徴とする，請求項１〜１３のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１５】
第１基板上に金属物質で一対の主電極を形成し，前記一対の主電極の間に，前記主電極に対して所定の間隔をおいて，透明な導電酸化物で複数の隔離電極を形成してカソード電極を形成する段階と；
前記一対の主電極上と前記隔離電極上に抵抗層を形成した後，前記抵抗層に開口部を形成して，前記隔離電極の上面の一部を露出させる段階と；
前記カソード電極上と前記抵抗層上に絶縁層とゲート電極とを順次形成し，前記絶縁層および前記ゲート電極の前記抵抗層の前記開口部に相当する領域に各々の開口部を形成する段階と；
前記抵抗層の前記開口部の内側の前記隔離電極上に，電子放出部を形成する段階と；
を含むことを特徴とする，電子放出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記隔離電極は，インジウムスズ酸化物から形成され，前記主電極は，アルミニウム，モリブデン，銀，チタン，タングステン，クロム，および白金からなる群より選択されるいずれか一つの物質を含むことを特徴とする，請求項１５に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１７】
前記電子放出部を形成する段階は，電子放出物質と感光性物質を含む混合物を前記第１基板上の全体に塗布する段階と；
前記第１基板の後面から紫外線を照射して，前記抵抗層の前記開口部に形成される前記混合物を硬化させ，現像工程により，未硬化の前記混合物を除去する段階と；
硬化された前記混合物を乾燥および塑性する段階と；
を含むことを特徴とする，請求項１５または１６に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１８】
前記抵抗層の上面が，前記電子放出部の上面より高く位置するように，前記電子放出部が前記抵抗層より薄く形成されることを特徴とする，請求項１５〜１７のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子放出素子に係り，より詳しくは，電子ビーム集束効率と，画素ごとの電子放出性の均一度を向上させるために，カソード電極と電子放出部の形状を改善した電子放出素子，および電子放出素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，電子放出素子は，電子源の種類によって，熱陰極（ｈｏｔ  ｃａｔｈｏｄｅ）を用いる方式と，冷陰極（ｃｏｌｄ  ｃａｔｈｏｄｅ）を用いる方式とに分類することができる。
【０００３】
ここで，冷陰極を用いる方式の電子放出素子としては，電界放出アレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ａｒｒａｙ；ＦＥＡ）型，表面伝導エミッション（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ＳＣＥ）型，金属−絶縁層−金属（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ；ＭＩＭ）型，および金属−絶縁層−半導体（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ＭＩＳ）型などが知られている。
【０００４】
このうち，ＦＥＡ型電子放出素子は，仕事関数（ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低いか，または，縦横比が大きい物質を電子源として使う場合，真空中で電界によって，容易に電子が放出される原理を用いたものである。ＦＥＡ型電子放出素子に用いられる電子放出素子は，モリブデン（Ｍｏ）またはシリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端の尖ったチップ構造物で形成するか，またはカーボンナノチューブと黒鉛およびダイヤモンド状カーボンなどのようなカーボン系物質で形成した例が開発されている。
【０００５】
公知のＦＥＡ型電子放出素子において，第１基板上には，カソード電極，絶縁層およびゲート電極が順次形成され，ゲート電極と絶縁層に開口部が設けられ，開口部の内側のカソード電極上に電子放出部が形成される。そして，第１基板に対向する第２基板の一面には，蛍光層とアノード電極が設けられる。
【０００６】
これにより，カソード電極とゲート電極のなかでいずれか一つの電極に走査駆動電圧を印加し，他の一つの電極にデータ駆動電圧を印加すれば，二つの電極間の電圧差がスレショルドｏｎｕｃｔｏｒｃｔｉｏｎ値以上となる画素で，電子放出部の周囲に電界が形成され，電子放出部から電子が放出される。そして，放出された電子は，アノード電極に印加された高電圧（およそ数百〜数千ボルトの電圧）に引寄せられ，対応する蛍光層に衝突して，蛍光層を発光させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし，従来の電子放出素子においては，電子放出部から電子が放出される時，電子の大部分が対応する蛍光層を向けて直進するが，一部の電子が対応する蛍光層を向けて直進することができず，拡散しながら進行する傾向がある。直進性を有することができなかった一部の電子は，蛍光層の間に位置する黒色層に到逹して可視光放出に寄与することができないか，または，隣接する画素の他色の蛍光層に到逹して異常発光を起こすなど，画面品質を低下させる主原因となっている。また，カソード電極とゲート電極は，内部抵抗を有するため，電子放出素子の駆動時，電圧降下と信号歪曲を誘発することとなる。特に，カソード電極がＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；インジウムスズ酸化物）などのような透明導電膜で形成された場合には，アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などのような金属導電膜で形成された場合よりも大きい抵抗を有することになる。このように，電子放出素子の作動時，電圧降下と信号歪曲が発生すれば，すべての画素に同一駆動電圧を印加した場合にも，画素ごとの電子放出部に印加される電界の強さに差が発生することになる。その結果，画素ごとの電子放出性の均一度が低下し，酷い場合は，カソード電極またはゲート電極の長手方向に著しい輝度差が観察される問題がある。
【０００８】
そこで，本発明は，このような問題点に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，電子ビームの広がりを抑制するとともに，画素ごとの電子放出性の均一度を向上して画面品質を高めることができる新規かつ改良された電子放出素子，および電子放出素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，所定の間隔を置いて対向配置される第１基板および第２基板と；上記第１基板の上記第２基板に対向する面上に，上記第１基板の一方向に沿って形成される主電極（ｍａｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ），および上記主電極と所定の間隔をおいて配置される複数の隔離電極（ｉｓｏｌａｔｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含むカソード電極と；上記隔離電極上に形成される電子放出部と；上記主電極と上記隔離電極を連結し，上記電子放出部の側面に位置する抵抗層と；上記カソード電極および上記抵抗層の上部に形成される絶縁層上に形成されるゲート電極と；を含む電子放出素子が提供される。
【００１０】
本発明によれば，カソード電極の主電極と隔離電極を連結し，隔離電極上に形成される電子放出部の両側面に密着するように形成される抵抗層によって，電子放出部から放出される電子の発散角を減らすとともに，画素ごとの電子放出の均一度を高めることができる。よって，本発明による電子放出素子は，画面の色純度が高くなり，優れた輝度均一度を有することができる。
【００１１】
上記主電極が一対で設けられ，上記隔離電極が一対の上記主電極の間に配置されてよい。
【００１２】
上記隔離電極は，上記第１基板上において，上記カソード電極と上記ゲート電極の交差領域である画素領域ごとに一つずつ位置し，一つまたはそれ以上の上記電子放出部が上記隔離電極上に形成されてもよい。
【００１３】
上記隔離電極は，上記第１基板上において，上記カソード電極と上記ゲート電極の交差領域である画素領域ごとに二つ以上設けられ，一つまたはそれ以上の上記電子放出部が各々の上記隔離電極上に形成されてもよい。
【００１４】
上記隔離電極は，透明な導電酸化膜から形成されてよい。
【００１５】
上記主電極は，上記隔離電極より低い比抵抗を有することができる。
【００１６】
上記主電極は，アルミニウム，モリブデン，銀，チタン，タングステン，クロム，および白金からなる群より選択されるいずれか一つの物質を含むことができる。
【００１７】
上記抵抗層は，上記画素領域ごとに一つずつ形成されてもよい。
【００１８】
上記抵抗層は，上記電子放出部の両側面と密着することができる。
【００１９】
上記抵抗層は，１０６〜１０１２Ωｃｍの比抵抗を有することができる。
【００２０】
上記電子放出部は，カーボンナノチューブ，黒鉛，黒鉛ナノファイバー，ダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，Ｃ６０およびシリコンナノワイヤからなる群より選択される少なくとも一つ以上の物質を含むことができる。
【００２１】
上記ゲート電極と電気絶縁を維持し，上記ゲート電極の上部に形成される集束電極をさらに含むことができる。
【００２２】
上記第２基板において，上記第１基板に対向する面に形成される蛍光層と，上記蛍光層のいずれか一面に形成されるアノード電極とをさらに含むことができる。
【００２３】
上記抵抗層は，上記電子放出部の上面より高い位置に位置するように，上記電子放出部より厚く形成されてもよい。
【００２４】
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，第１基板上に金属物質で一対の主電極を形成し，上記一対の主電極の間に，上記主電極に対して所定の間隔をおいて，透明な導電酸化物で複数の隔離電極を形成してカソード電極を形成する段階と；上記一対の主電極上と上記隔離電極上に抵抗層を形成した後，上記抵抗層に開口部を形成して，上記隔離電極の上面の一部を露出させる段階と；上記カソード電極上と上記抵抗層上に絶縁層とゲート電極とを順次形成し，上記絶縁層および上記ゲート電極の上記抵抗層の上記開口部に相当する領域に各々の開口部を形成する段階と；上記抵抗層の上記開口部の内側の上記隔離電極上に，電子放出部を形成する段階と；を含む電子放出素子の製造方法が提供される。
【００２５】
上記隔離電極は，インジウムスズ酸化物から形成され，上記主電極は，アルミニウム，モリブデン，銀，チタン，タングステン，クロム，および白金からなる群より選択されるいずれか一つの物質を含むことができる。
【００２６】
上記電子放出部を形成する段階は，電子放出物質と感光性物質を含む混合物を上記第１基板上の全体に塗布する段階と，上記第１基板の後面から紫外線を照射して，上記抵抗層の上記開口部に形成される上記混合物を硬化させ，現像工程により，未硬化の上記混合物を除去し，硬化された上記混合物を乾燥および塑性する段階とを含むことができる。
【００２７】
上記抵抗層の上面が，上記電子放出部の上面より高く位置するように，上記電子放出部が上記抵抗層より薄く形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば，カソード電極と抵抗層の形状を改善することで，電子放出部から放出される電子の発散角を減らすとともに，画素ごとの電子放出性の均一度を高めることができる。したがって，本発明による電子放出素子は，画面の色純度が高くなり，優れた輝度均一度を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
図１は，本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の部分分解斜視図である。図２は，本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の部分断面図である。図１および図２に示すように，本実施形態の電子放出素子は，所定の間隔を置いて，平行に対向して配置される第１基板２と第２基板４とを含む。第１基板２の縁部と第２基板４の縁部には，密封部材（図示せず）が配置されて両基板を接合させ，第１基板２と第２基板４および密封部材が真空容器を構成する。
【００３１】
第１基板２において，第２基板４との対向面には，第２基板４を向けて電子を放出する電子放出ユニット１００が設けられる。第２基板４において，第１基板２との対向面には，電子によって可視光を放出して所定の発光または表示を行う発光ユニット２００が設けられる。
【００３２】
まず，第１基板２の第２基板４に対向する面上には，カソード電極６が第１基板２の一方向に沿ってストライプパターンに形成され，カソード電極６を覆うように，第１基板２の全体に絶縁層８が形成される。絶縁層８上には，ゲート電極１０がカソード電極６と直交する方向に沿ってストライプパターンに形成される。
【００３３】
本実施形態において，カソード電極６とゲート電極１０との交差領域を画素領域と定義すれば，画素領域ごとにカソード電極６上の所定位置に電子放出部１２が形成され，絶縁層８には，電子放出部１２に対応する開口部８１が形成され，ゲート電極１０には，電子放出部１２に対応する開口部１０１が形成されて，第１基板２上の電子放出部１２が露出されるようにする。
【００３４】
電子放出部１２は，真空中で電界が印加されると電子を放出する物質，たとえば，カーボン系物質またはナノサイズ物質などで形成される。電子放出部１２は，一例として，カーボンナノチューブ，黒鉛，黒鉛ナノファイバー，ダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，Ｃ６０，シリコンナノワイヤからなる群より選択される少なくとも一つ以上の物質で形成される。電子放出部１２の製法としては，スクリーン印刷，直接成長，化学気相蒸着またはスパッタリングなどを適用することができる。
【００３５】
本実施形態において，それぞれのカソード電極６は，所定の間隔をおいて互いに平行に位置する一対の主電極６１（ｍａｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と，主電極６１の間で，主電極６１と所定の間隔をおいて配置される複数の隔離電極６２（ｉｓｏｌａｔｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とから構成される。本実施形態において，隔離電極６２とは，独立した島形状の電極である。主電極６１は，一端が電極パッド部（図示せず）に連結され，電極パッド部からの駆動電圧を受ける。一対の主電極６１は，例えば，ストライプ形状で形成される。隔離電極６２は，一例として，画素領域ごとに個別的に位置し，隔離電極６２上に一つまたはそれ以上の電子放出部１２が配置される。
【００３６】
図１においては，画素領域ごとに一つの隔離電極６２が位置し，隔離電極６２上に二つの電子放出部１２が位置する構成を示す。しかし，画素領域ごとに二つ以上の隔離電極６２が配置されることができ，各々の隔離電極６２上に一つまたはそれ以上の電子放出部１２が形成されることができる。図３は，本発明の第１実施形態に係る電子放出素子において，隔離電極と電子放出部の変形形態を示す部分平面図である。図３には，画素領域ごとに二つの隔離電極６２’が配置され，各々の隔離電極６２’上に一つの電子放出部１２が配置される構成を示す。
【００３７】
隔離電極６２は，次に説明する電子放出部１２の形成過程において，紫外線透過のために，ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ；インジウムスズ酸化物）などのような透明酸化膜で形成できる。そして，主電極６１は，隔離電極６２より比抵抗が小さな物質，一例として，アルミニウム，モリブデン，銀，チタン，タングステン，クロム，または白金などからなる群より選択されるいずれか一つの金属で形成できる。よって，主電極６１は，隔離電極６２より低い比抵抗を有する。
【００３８】
そして，各々の隔離電極６２は，抵抗層１４を介して一対の主電極６１と電気的に接続される。抵抗層１４は，画素領域ごとに個別的に配置され，各々の画素領域で主電極６１と隔離電極６２とを覆うように形成される。つまり，抵抗層１４は，画素領域ごとに一つずつ，主電極６１および隔離電極６２を覆うように形成され，隔離電極６２に相当する領域の抵抗層１４をパターニングして，電子放出部１２の両側面に密着する。抵抗層１４は，主電極６１および隔離電極６２より比抵抗が大きい導電物質で形成され，一例として，１０６〜１０１２Ωｃｍの比抵抗を有する。
【００３９】
抵抗層１４は，カソード電極６の長手方向に沿って電圧降下が発生する時，カソード電極６の長手方向に沿って位置する画素において，電子放出部１２に印加される電流（電界）強さを均一化することができる。抵抗層１４によって，画素ごとの電子放出性の均一度を向上することができ，均一な輝度表現が可能になる。
【００４０】
本実施形態において，抵抗層１４は，電子放出部１２の両側面と接触しつつ，電子放出部１２を取り囲むように形成される。これにより，電子放出部１２は，上面を除いた残りの面，つまり，電子放出部１２の両側面および下面が隔離電極６２または抵抗層１４と接触するので，カソード電極６との接触抵抗を最小化することができ，電子放出素子の作動時，上面全体に電界が均一に集中されて，電子放出部１２の上面から均一な電子の放出を得ることができる。
【００４１】
また，本実施形態において，抵抗層１４は，抵抗層１４の上面が電子放出部１２の上面より高い高さを有するように形成される。つまり，抵抗層１４は，電子放出部１２の上面より高い位置に位置するように，電子放出部１２より厚く形成される。そして，電子放出部１２は，抵抗層１４より薄く形成される。抵抗層１４の構造では，電子放出素子の作動時，電子放出部１２の周りに，電子ビーム集束に有利な電界分布が形成されて，抵抗層１４が電子放出部１２から放出される電子を集束させる集束電極として機能することができる。
【００４２】
次に，第１基板２に対向する第２基板４の一面には，蛍光層１６，一例として，赤色，緑色および青色の蛍光層１６Ｒ，蛍光層１６Ｇ，蛍光層１６Ｂが任意の間隔をおいて形成され，各々の蛍光層１６の間に，画面のコントラスト向上のための黒色層１８が形成される。そして，蛍光層１６の第１基板２に対向する面上と黒色層１８の第１基板２に対向する面上には，アルミニウムなどのような金属膜から形成されるアノード電極２０が形成される。アノード電極２０は，外部から電子ビーム加速に必要な高電圧を受け，蛍光層１６から放射された可視光のうち，第１基板２に向かって放射された可視光を第２基板４側に反射させて画面の輝度を高めることができる。
【００４３】
一方，アノード電極２０は，ＩＴＯなどのような透明導電膜から形成されることができる。この場合，アノード電極２０は，第２基板４に対向する蛍光層１６および黒色層１８の一面に配置され，第２基板４の全体に形成されるか，または，第２基板４の一部，つまり，所定のパターンに分けられて複数に形成されることができる。
【００４４】
そして，第１基板２と第２基板４との間には，複数のスペーサ２２が配置される。スペーサ２２は，第１基板２と第２基板４との間隔を一定に維持させ，真空容器に加えられる圧縮力を支持して真空容器の破損を防止することができる。スペーサ２２は，蛍光層１６の領域に位置しないように黒色層１８に対応する領域に配置される。
【００４５】
上記の構成を有する電子放出素子は，カソード電極６，ゲート電極１０およびアノード電極２０に所定の電圧を供給して駆動する。一例として，カソード電極６とゲート電極１０のいずれか一つの電極に走査駆動電圧を印加し，他の一つの電極にデータ駆動電圧を印加し，アノード電極２０に数百〜数千ボルトの正の電圧を印加する。
【００４６】
すると，カソード電極６とゲート電極１０との電圧差がスレショルド値以上となる画素で，電子放出部１２の周囲に電界が形成され，電子放出部１２から電子が放出され，放出された電子は，アノード電極２０に印加された高電圧に引き寄せられて対応する蛍光層１６に衝突することにより，蛍光層１６を発光させることができる。この過程で，本実施形態の電子放出素子は，抵抗層１４によって，画素ごとの電子放出性の均一度を向上することができ，抵抗層１４の電子ビーム集束作用によって，電子ビームの広がりを最小化することができる。
【００４７】
図４は，各々ストライプ形状で形成されたカソード電極１およびゲート電極７が交差する一つの画素領域において抵抗層を備えていない比較例の電子放出素子において，電子ビーム放出の軌跡をシミュレーションして示す概略図である。図５は，本実施形態の電子放出素子において，電子ビーム放出の軌跡をシミュレーションして示す概略図である。
【００４８】
本実施形態の電子放出素子と比較例の電子放出素子において，カソード電極の形状と抵抗層を除いたその他の構成は，同一であり，同一の印加電圧条件でシミュレーションを行った。
【００４９】
まず，図４に示すように，比較例の電子放出素子においては，電子放出部３の上方に，電子放出部３に対して凹んでいる等電位線が形成される。このような電界分布においては，電子放出部３から電子が放出される時，比較的大きい発散角を有して広がりながら進行することになる。図４において，符号１は，カソード電極を示し，符号５は，絶縁層を示し，符号７は，ゲート電極を示す。
【００５０】
一方，図５に示すように，本実施形態の電子放出素子においては，抵抗層１４により，電子放出部１２の上方に，電子放出部１２に対して膨らんでいる等電位線が形成され，電子放出部１２から遠くなるほど，次第に等電位線の膨らみが小さくなり，電子放出部１２に対して凹んでいる形状を示す。このような電界分布においては，電子放出部１２に対して膨らんでいる等電位線が電子ビームの初期発散角を大きく減らし，結果的に，電子が第２基板に向けて進む時，優れた集束性能を示すことができる。
【００５１】
したがって，特定画素から放出された電子が黒色層または隣接する画素の他色の蛍光層に到逹せずに，対応する画素の蛍光層に正常に到逹することができる。その結果，本実施形態の電子放出素子は，異常発光を抑制し，色再現率（ｃｏｌｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ）と色純度（ｃｏｌｏｒ  ｐｕｒｉｔｙ）を高めるなど，優れた画面品質を実現することができる。
【００５２】
図６は，本発明の第２実施形態に係る電子放出素子の部分断面図である。図６に示すように，第２実施形態の電子放出素子は，上述した第１実施形態の構成に加え，集束電極をさらに含む。
【００５３】
本実施形態において，カソード電極６とゲート電極１０との間に位置する絶縁層８を第１絶縁層とすると，ゲート電極１０上に第２絶縁層２４が形成され，第２絶縁層２４上に集束電極２６が形成される。第２絶縁層２４に，電子ビーム通過のための開口部２４１が形成され，集束電極２６にも，電子ビーム通過のための開口部２６１が形成される。開口部２４１，開口部２６１は，画素領域当たり一つで設けられるか，あるいは，電子放出部１２の数に対応して，一つの画素領域に複数で設けられてもよい。
【００５４】
集束電極２６は，電子放出素子の作動時，数ボルト〜数十ボルトの負の電圧を受け，開口部２６１をパスする電子に斥力を付与する。よって，本実施形態の電子放出素子においては，抵抗層１４によって一度集束された電子が集束電極２６の開口部２６１を通過しながらもう一度集束されるので，上述した第１実施形態より優れた電子ビーム集束効果を有することができる。
【００５５】
図７Ａ〜図７Ｇは，本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。次に，図７Ａ〜図７Ｇに基づいて，本実施形態の電子放出素子の製造方法について説明する。
【００５６】
まず，図７Ａに示すように，第１基板２上に，導電膜，一例として，ＩＴＯなどのような透明酸化膜をコートし，これをパターニングすることで隔離電極６２を形成する。隔離電極６２は，第１基板２に設定される画素領域ごとに個別的に配置されることができる。
【００５７】
ついで，第１基板２の一方向に沿って隔離電極６２の両側に主電極６１を形成する。主電極６１は，隔離電極６２より比抵抗が低い物質，一例として，アルミニウム，モリブデン，銀，チタン，タングステン，クロム，または白金などからなる群より選択されるいずれか一つの金属で形成することができる。主電極６１の形成方法としては，スクリーン印刷，真空蒸着，スパッタリング，化学気相蒸着またはめっきなどの方法を適用することができる。
【００５８】
隔離電極６２と主電極６１の形成順序は，反対になることもできる。この場合，第１基板２において，所定の形状，例えば，ストライプ形状で主電極６１を形成し，一対の主電極６１の間に隔離電極６２を形成することになる。
【００５９】
そして，図７Ｂに示すように，第１基板２上に設定された画素領域ごとに主電極６１上と隔離電極６２上に抵抗層１４を形成し，抵抗層１４をパターニングして，電子放出部１２が配置される領域に対応して開口部１４１を形成する。抵抗層１４は，１０６〜１０１２Ωｃｍの比抵抗を有する物質をスクリーン印刷で塗布した後，乾燥して形成することができる。
【００６０】
ついで，図７Ｃに示すように，第１基板２上の全体に絶縁層８を形成し，絶縁層８上に導電膜１０’を形成した後，導電膜１０’をパターニングして開口部１０１を形成する。ここで，開口部１０１は，電子放出部１２が配置される領域に対応して，導電膜１０’をパターニングすることにより形成される。そして，図７Ｄに示すように，導電膜１０’の開口部１０１によって露出した絶縁層８の部位を食刻で除去して絶縁層８に開口部８１を形成し，導電膜１０’を主電極６１と直交する方向に沿ってパターニングしてゲート電極１０を形成する。
【００６１】
次に，図７Ｅに示すように，第１基板２上の全体に電子放出物質と感光性物質を含むペースト状混合物を塗布し，第１基板２の後面から紫外線２８を照射することで，抵抗層１４の開口部１４１に形成されるペースト状混合物を選択的に硬化させる。そして，現像工程により，未硬化のペースト状混合物を除去した後，硬化された混合物を乾燥および塑性して，図７Ｆに示す電子放出部１２を形成する。この際，電子放出部１２が抵抗層１４より低い高さを有するように，紫外線の強さと照射時間などを適切に制御する。
【００６２】
このような後面露光法を適用すれば，ペースト状混合物が隔離電極６２の表面から硬化するので，カソード電極６に対する電子放出部１２の接着性能を向上することができる。一方，電子放出部１２を形成する方法として，上述したスクリーン印刷法のほかに，直接成長法，化学気相蒸着法，スパッタリング法などを適用することができる。
【００６３】
また，図７Ｇに示すように，カソード電極６とゲート電極１０との間に配置される絶縁層８を第１絶縁層とすれば，電子放出部１２を形成する段階より前に，ゲート電極１０上に第２絶縁層２４を形成し，第２絶縁層２４上に集束電極２６を形成する。そして，集束電極２６に開口部２６１を形成し，第２絶縁層２４に開口部２４１を形成した後，隔離電極６２上に，上述したものと同一方法で電子放出部１２を形成することができる。すると，集束電極２６を有する上述した第２実施形態の電子放出素子を製作することができる。
【００６４】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は，電子ビームの広がりを抑制するとともに，画素ごとの電子放出性の均一度を向上して画面品質を高めることができる電子放出素子，および電子放出素子の製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の部分分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の部分断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子において，隔離電極と電子放出部の変形形態を示す部分平面図である。
【図４】従来技術の電子放出素子において，電子ビーム放出軌跡をシミュレーションして示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子において，電子ビーム放出軌跡をシミュレーションして示す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電子放出素子の部分断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【図７Ｄ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【図７Ｅ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【図７Ｆ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【図７Ｇ】本発明の一実施形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するために示す各段階での概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
２      第１基板
４      第２基板
６      カソード電極
８      絶縁層
１０      ゲート電極
１０’      導電膜
１２      電子放出部
１４      抵抗層
１６      蛍光層
１８      黒色層
２０      アノード電極
２２      スペーサ
２４      第２絶縁層
２６      集束電極
２８      紫外線
６１      主電極
６２，６２’      隔離電極
８１，１０１      開口部
１００      電子放出ユニット
２００      発光ユニット
２４１，２６１      開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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